JP2002530671A - X-ray analyzer including parabolic X-ray mirror and quartz monochromator - Google Patents
X-ray analyzer including parabolic X-ray mirror and quartz monochromatorInfo
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Abstract
(57)【要約】 材料のＸ線分析のための装置は、Ｘ線を平行化するために放物状の多層ミラーを有利に使用する。更に、例えば、水晶モノクロメータを用いて平行化された放射線を単色化することが望ましい。本発明によると、Ｘ線のための影響装置は、Ｘ線ミラー（４６）とモノクロメータ（４８）の組み合わせを有する単一の機械的ユニットとして構成される。このユニット（６６）は、第１の位置（７４）においてＸ線がＸ線ミラー（４６）及びモノクロメータ（４８）を介して進み、又、第２の位置（７６）においてＸ線がＸ線ミラー（４６）のみを介して進むように少なくとも２つの位置（７４、７６）において分析装置の中に配置され得る。その結果、Ｘ線ミラーのみを有する、又は、Ｘ線ミラーとモノクロメータの組み合わせを有する別のユニットは要求されず、費用を実質的に節約することが実現される。 (57) Summary An apparatus for the X-ray analysis of a material advantageously uses a parabolic multilayer mirror to collimate the X-rays. Further, for example, it is desirable to monochromaticize the collimated radiation using a quartz monochromator. According to the invention, the influence device for X-rays is configured as a single mechanical unit having a combination of an X-ray mirror (46) and a monochromator (48). The unit (66) is arranged such that, at a first position (74), the X-rays travel through an X-ray mirror (46) and a monochromator (48), and at a second position (76), the X-rays are X-rays. It can be positioned in the analyzer at at least two positions (74, 76) to proceed only through the mirror (46). As a result, a separate unit having only an X-ray mirror or a combination of an X-ray mirror and a monochromator is not required, and substantial savings are realized.
Description
【０００１】 本発明は、検査されるべき試料を受容する試料格納場所と、Ｘ線を用いて上記
試料を照射するＸ線源と、上記試料から出射されるＸ線を検出する検出器と、上
記Ｘ線源と上記検出器との間のビーム路の中に配置され、上記Ｘ線に影響を与え
、単一の機械的ユニットとして構成される影響装置と、上記Ｘ線源と上記検出器
との間の上記ビーム路の中に少なくとも上記影響装置を配置するフレームとを有
し、上記影響装置は単色化素子と二次反射面を具備するＸ線ミラーとを含み、上
記２つのＸ線光学素子のうち少なくとも一つは上記ビーム路の中に置かれるＸ線
分析装置に関する。The present invention provides a sample storage location for receiving a sample to be inspected, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays, a detector for detecting X-rays emitted from the sample, An influence device disposed in a beam path between the X-ray source and the detector for influencing the X-ray and configured as a single mechanical unit; and the X-ray source and the detector. A frame for placing the influence device at least in the beam path between the two X-rays, comprising a monochromic element and an X-ray mirror with a secondary reflecting surface. At least one of the optics relates to an X-ray analyzer placed in the beam path.
【０００２】 この種類の装置におけるＸ線に影響を与える影響装置は、"Proceedings of th
e Fifth European Powder Diffraction Conference", Materials Science Foru
m,Vols.278-281(1998), pp.227-235,（1997年5月25-28）記載の"Ｘ-ray Optics
for Materials Research"から公知である。[0002] Influencing devices that affect X-rays in this type of device are described in "Proceedings of th
e Fifth European Powder Diffraction Conference ", Materials Science Foru
m, Vols. 278-281 (1998), pp. 227-235, (May 25-28, 1997) "X-ray Optics"
for Materials Research ".
【０００３】 引用された論文、とりわけその中の図２、図３、及びそれに関する説明は、回
折を目的としたＸ線管の焦線のような線形のＸ線源から出射したＸ線ビーム路の
中に配置されるべき影響装置を開示する。公知の装置がＸ線ビームに与える影響
は、ビームを平行化し単色化することを含む。このためには、公知の装置は、Ｘ
線のビーム路の中に配置され、２つの反射面を有するゲルマニウム・モノクロメ
ータ水晶によって後続される放物状のグレーデッド多層Ｘ線ミラーを含む。両方
のＸ線の光学素子（ミラー及びモノクロメータ）は、単一の筐体の中に収容され
、公知の影響装置は単一の機械的ユニットとして構成される。[0003] The cited papers, in particular FIGS. 2, 3 and the description therein, describe an X-ray beam path emanating from a linear X-ray source, such as the focal line of an X-ray tube for diffraction purposes. Discloses an influence device to be placed in the device. The effects of known devices on the X-ray beam include collimating and monochromating the beam. For this purpose, the known device is X
It includes a parabolic graded multilayer X-ray mirror followed by a germanium monochromator crystal having two reflecting surfaces, arranged in the beam path of the line. Both X-ray optics (mirror and monochromator) are housed in a single housing, and the known influence device is configured as a single mechanical unit.
【０００４】 検査されるべき材料のＸ線分析のためには、発散が非常に小さいＸ線ビームを
用いて検査されるべき試料を照射することが時として望ましい。この状況は、例
えば、薄層の分析、反射率の測定、及び、粉末回折をする場合に生じる。薄層の
分析は、集積電子回路のための材料の検査に頻繁に使用される技法である。この
ような場合、単一の測定を用いて層の厚さ、並びに、層の質量密度を決定するこ
とを目的とし、更に、水晶欠陥及び当該の層における所与の化学的な相の内容を
決定することも望ましい。全てのこのような測定を行う間、Ｘ線ビームに適切に
定められた小さい角度で（平坦な）試料表面を当てられる。薄層からの反射を測
定する間もＸ線ビームは、適切に定められた小さい角度で（平坦な）試料表面を
当てさせられ、この小さい入射角は層の中のＸ線の浸入の深さを制御するように
変化され、層における様々な量の分析は層の深さに依存する。適切に定義された
方法を用いてＸ線ビームをこのような小さい角度で当てることは、入射するＸ線
ビームの高い平行度を要する。粉末回折の場合、試料は粗い面、又は、僅かに湾
曲された面を有することもあり、平行なビームを用いた照射は、尺度が上記面の
状態に依存されないことを確実にする。更に、平行なビームを用いて照射する場
合、尺度はビームの中の試料の移動に感応でない。For X-ray analysis of a material to be inspected, it is sometimes desirable to irradiate the sample to be inspected with an X-ray beam of very low divergence. This situation occurs, for example, when analyzing thin layers, measuring reflectivity, and performing powder diffraction. Thin layer analysis is a frequently used technique for inspecting materials for integrated electronic circuits. In such cases, the purpose is to determine the thickness of the layer, as well as the mass density of the layer, using a single measurement, and furthermore, to determine the crystal defects and the content of a given chemical phase in that layer. It is also desirable to decide. During all such measurements, the (flat) sample surface is exposed to the X-ray beam at a suitably defined small angle. While measuring the reflection from the thin layer, the X-ray beam is also directed at the (flat) sample surface at a suitably defined small angle, the small angle of incidence being the depth of penetration of the X-ray into the layer. , And the various amounts of analysis in the layer depend on the depth of the layer. Aiming the X-ray beam at such a small angle using a well-defined method requires a high degree of parallelism of the incident X-ray beam. In the case of powder diffraction, the sample may have a rough or slightly curved surface, and irradiation with a parallel beam ensures that the scale is independent of the state of the surface. Furthermore, when illuminating with a parallel beam, the scale is not sensitive to the movement of the sample in the beam.
【０００５】 上記の尺度は、適用法に応じて０．０３°乃至０．０７°よりも小さい発散を
要する。非常に平行なＸ線ビームを実現する既知の方法によると、狭いＸ線焦点
（例えば、幅４０μｍを有するラインフォーカス）から出射されるＸ線ビームは
、ラインフォーカスに平行に延在する細いギャップ（例えば、４０μｍの幅を有
する）に入射される。ラインフォーカスとギャップとの距離が例えば、１００ｍ
ｍになるとき、０．０２５°の大きさのオーダのＸ線ビームの発散が実現される
。しかしながら、このように小さい発散は、放射線強度を失うかわりにＸ線の大
部分を遮断することで実現され、測定はより長い時間を要するかより大きい信号
対雑音比が許容されなくてはならない。The above measures require a divergence of less than 0.03 ° to less than 0.07 ° depending on the application. According to known methods of achieving highly parallel X-ray beams, an X-ray beam emerging from a narrow X-ray focus (eg, a line focus having a width of 40 μm) has a narrow gap ( (For example, having a width of 40 μm). The distance between the line focus and the gap is, for example, 100 m
m, a divergence of the X-ray beam on the order of 0.025 ° is realized. However, such small divergence is achieved by blocking most of the X-rays instead of losing radiation intensity, and the measurement must take longer or a larger signal-to-noise ratio must be tolerated.
【０００６】 Ｘ線ミラーが使用されるとき、狭いラインフォーカスから出射するＸ線ビーム
は略平行なビームに変換され得、強度の損失は実質的に小さくなる。これは、こ
の場合ラインフォーカスからＸ線ミラーに入射する全ての放射線が出発するビー
ムの強度に貢献するからである。これは、ラインフォーカスに対して垂直な面（
平坦なアノード上のラインフォーカス）においてラインフォーカスが１８０°の
角度でＸ線を出射すると推測されるといった数値例に基づいて例示され得る。When an X-ray mirror is used, the X-ray beam emanating from a narrow line focus can be converted to a substantially parallel beam, and the loss of intensity is substantially reduced. This is because in this case all the radiation incident on the X-ray mirror from the line focus contributes to the intensity of the starting beam. This is the plane perpendicular to the line focus (
This can be exemplified based on a numerical example in which it is estimated that the line focus emits X-rays at an angle of 180 ° in (line focus on a flat anode).
【０００７】 ラインフォーカス及びギャップによって形成された組み合わせとラインフォー
カス及びＸ線ミラーを含む組み合わせを比較することで、更なる計算は前者の組
み合わせが０．０２３°の発散で出射された放射線の１．３×１０−４倍を使用
することを明らかにする。後者の組み合わせに対して、ミラーとラインフォーカ
スとの距離が１００ｍｍであると推測され、ラインフォーカスはミラーから０．
０２５°の角度で見られ、このラインフォーカスはミラーによって反射されたＸ
線ビームの発散でもある。この状況において、ミラーがラインフォーカスから１
°の角度で見られる構成を実現することが容易に可能である。この状況では、０
．０２５°の発散で出射された放射線の１°／１８０°＝５．５×１０−３倍が
使用される。従って、ミラーの出射量はＸ線ミラーの５０％の反射率を考慮する
と約２０倍高くなる。By comparing the combination formed by the line focus and the gap with the combination comprising the line focus and the X-ray mirror, a further calculation is that the former combination is one of the radiations emitted with a divergence of 0.023 °. The use of 3 × 10 -4 times is demonstrated. For the latter combination, it is assumed that the distance between the mirror and the line focus is 100 mm, and the line focus is 0.1 mm from the mirror.
025 °, and this line focus is the X reflected by the mirror.
It is also the divergence of the line beam. In this situation, the mirror moves from line focus by 1
It is easily possible to achieve a configuration seen at an angle of °. In this situation, 0
. 1 ° / 180 ° = 5.5 × 10 −3 times the radiation emitted with a divergence of 025 ° is used. Therefore, the emission amount of the mirror is about 20 times higher when the reflectivity of 50% of the X-ray mirror is considered.
【０００８】 Ｘ線分析において、非常に小さい発散を有し、単色化されたＸ線ビーム、つま
り、Ｘ線二重項（例えば、銅アノードのスペクトル線Ｋ・1及びＫ・２）の二つ
の線のうち一つの線のみが使用され、もう一つの線がビームスペクトルから除去
されなくてはならないＸ線ビームを用いて検査されるべき試料を照射することが
時々望ましい。この状況は、例えば、完全な単水晶（例えば、半導体装置におい
て使用されるような純粋なシリコン）の測定、又は、半導体装置における薄膜の
ような略完全な構造の測定、又は、Ｘ線反射のための多層構造の測定のような、
Ｘ線回折中の高分解測定の場合に生じる。In X-ray analysis, a monochromated X-ray beam with very small divergence, ie, two X-ray doublets (eg, the copper anode spectral lines K 1 and K 2 ) It is sometimes desirable to illuminate the sample to be examined with an X-ray beam, where only one of the lines is used and the other line must be removed from the beam spectrum. This situation may be, for example, the measurement of a perfect single crystal (eg, pure silicon as used in a semiconductor device), or the measurement of a nearly complete structure such as a thin film in a semiconductor device, or the measurement of X-ray reflection. Like for multi-layer structure measurement,
Occurs during high resolution measurements during X-ray diffraction.
【０００９】 所望の単色化は、水晶モノクロメータによるＸ線ビームの反射によって既知の
方法で実現される。このようなモノクロメータは、約３×１０−３°の発散での
み放射線を通し得る。従ってミラーを使用することで得られる利得は次の通りで
ある。Ｘ線ミラーを使用することで１８０°の角度で出射された放射線の１°の
部分がミラーによって集光され得、この部分はラインフォーカスの使用可能な出
射量として示される。ラインフォーカスと水晶モノクロメータの組み合わせを含
む第１の位置は、ラインフォーカスとミラーの組み合わせに続いて水晶モノクロ
メータを含む第２の位置と比較され得る。第１の位置では、ラインフォーカスの
使用可能な出射量の０．３％（１°に対して０．００３°）が使用される。第２
の位置では、完全に使用可能な出射量はミラーによって集光される。Ｘ線が約５
０％の反射効率性を有し、又、ミラーの反射面が望ましい面でないため、結果的
にミラーによって集光された０．０２５°の発散を有する放射線の３５％が反射
される。ラインフォーカスの使用可能な出射量の約４．２％（３５％×１２％）
が最終的にモノクロメータを出るよう、この反射された部分のうち０．００３°
（約１２％）の発散を有する部分のみがモノクロメータによって許容される。こ
の数値例により、ミラー−モノクロメータの組み合わせの出射量は、モノクロメ
ータのみの出射量の１４倍であることが示される。The desired monochromatization is achieved in a known manner by the reflection of an X-ray beam by a quartz monochromator. Such a monochromator can only transmit radiation with a divergence of about 3 × 10 −3 °. Therefore, the gain obtained by using the mirror is as follows. Using an X-ray mirror, a 1 ° portion of radiation emitted at a 180 ° angle can be collected by the mirror, and this portion is indicated as the available output of line focus. A first position that includes the combination of line focus and quartz monochromator may be compared to a second position that includes the quartz monochromator following the combination of line focus and mirror. At the first position, 0.3% (0.003 ° for 1 °) of the available emission of line focus is used. Second
In the position, the completely usable emission amount is collected by the mirror. X-ray is about 5
Since it has a reflection efficiency of 0% and the reflecting surface of the mirror is not a desired surface, 35% of the radiation having a divergence of 0.025 ° collected by the mirror is reflected. Approximately 4.2% (35% x 12%) of the available output of line focus
0.003 ° of this reflected portion so that the
Only those parts with a divergence of (about 12%) are tolerated by the monochromator. This numerical example shows that the emission amount of the mirror-monochromator combination is 14 times the emission amount of only the monochromator.
【００１０】 前述した通り、適用法に応じて小さい発散を有するＸ線ビーム、又は、強い単
色化と組み合わさって小さい発散を有するＸ線ビームが望まれる。引用された論
文において説明された既知の影響装置は、強い単色化と組み合わさった後者のタ
イプのＸ線を実行することにのみ適している。小さい発散のみを有するＸ線ビー
ムが望まれるとき、Ｘ線ミラーのみを有する別のユニットが使用されなくてはな
らない。従って、両方のタイプのＸ線の測定を実施し得るべき装置のためにこれ
らの（高価な）素子が両方とも購入されなくてはならない。As mentioned above, an X-ray beam having a small divergence or an X-ray beam having a small divergence in combination with strong monochromatization is desired depending on the application method. The known influence devices described in the cited paper are only suitable for carrying out the latter type of X-ray in combination with strong monochromatization. When an X-ray beam with only a small divergence is desired, another unit with only an X-ray mirror must be used. Therefore, both of these (expensive) elements must be purchased for a device that can perform both types of X-ray measurements.
【００１１】 本発明は、両方のタイプのＸ線の測定に適するが両方の素子を別々に利用可能
にする必要がないＸ線分析装置を提供することを目的とする。この目的は、影響
装置が、Ｘ線ミラー及び単色化素子を含む第１の放射線チャンネルと、Ｘ線ミラ
ーのみを含む第２の放射線チャンネルとを含むよう構成され、単一の機械的ユニ
ットとして構成される影響装置と、装置のフレームとには夫々協動する配置手段
が設けられ、協動する配置手段は、任意に、第１の放射線チャンネルが上記ビー
ム路の中に配置される第１の位置、又は、第２の放射線チャンネルが上記ビーム
路の中に配置される第２の位置を占め得るよう構成されることを特徴とする、本
発明によるＸ線分析装置によって達成される。It is an object of the present invention to provide an X-ray analyzer suitable for measuring both types of X-rays, but without having to make both elements available separately. For this purpose, the influence device is configured to include a first radiation channel that includes an X-ray mirror and a monochromic element, and a second radiation channel that includes only an X-ray mirror, and is configured as a single mechanical unit. The affected device and the frame of the device are each provided with co-locating means, the co-operating means optionally comprising a first radiation channel in which the first radiation channel is arranged in the beam path. This is achieved by an X-ray analyzer according to the invention, characterized in that a position or a second radiation channel is configured to be able to occupy a second position arranged in the beam path.
【００１２】 本発明は、単色化素子と組合わせて使用するためには必要以上に幅広いＸ線ミ
ラーを構成することが可能であるといった認識に基づいている。影響装置を装置
の中の第１の位置に配置することで、Ｘ線ミラーによって反射された放射線はそ
の後単色化素子を横切りミラーは照射され得る。これは、平行な単色化された放
射線を出射する第１の放射線チャンネルを構成する。影響装置が装置の中の第２
の位置に配置されるとき、Ｘ線ミラーによって反射された放射線は直接吸収され
、即ち、単色化素子を横切ることのない方法でミラーは照射され得る。これは、
平行化された放射線のみを出射する第２の放射線チャンネルを構成する。結果と
して、両方のタイプの放射線が、影響装置を単に装置の中の異なる位置に配置さ
せることで利用可能となる。The present invention is based on the recognition that it is possible to configure an X-ray mirror wider than necessary for use in combination with a monochromic element. By placing the influence device in a first position in the device, the radiation reflected by the X-ray mirror can then traverse the monochromator and illuminate the mirror. This constitutes a first radiation channel that emits parallel monochromatic radiation. Influence device is second in device
The radiation reflected by the X-ray mirror when directly positioned is directly absorbed, ie, the mirror can be illuminated in a manner that does not cross the monochromator. this is,
A second radiation channel that emits only the collimated radiation is configured. As a result, both types of radiation are available by simply placing the influence device at different locations within the device.
【００１３】 本発明の興味深い実施例は従属項に記載される。[0013] Interesting embodiments of the invention are described in the dependent claims.
【００１４】 本発明は添付図面を参照して以下に詳細に説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【００１５】 図１はこの場合Ｘ線回折装置である公知のＸ線分析装置の系統図を示す。この
装置において、ゴニオメータ４がフレーム２上に設けられる。このゴニオメータ
４には、それに取り付けられたＸ線源７及びそれに取り付けられた検出装置９の
角度回転を測定する角度エンコーダが設けられる。更に、ゴニオメータには、試
料１０が配置される試料ホルダ８が設けられる。角度エンコーダは、試料の角度
回転の測定が重要な場合用に試料ホルダ上に設けられてもよい。Ｘ線源７は、固
定リング２０によりホルダに固定されるＸ線管（図示せず）用のホルダ１２を含
む。このＸ線管は、高圧とフィラメント電流を高圧ケーブル１８を介してＸ線管
に印加する高電圧コネクタ１５を含む。Ｘ線管１５の同じ側に、Ｘ線管の冷却水
用の給水及び排水ダクト２２及び２４が設けられている。管ホルダ１２は、更に
、Ｘ線用出口窓４４、及び、Ｘ線ビームの平行化用のユニット１６（ソラースリ
ットユニット）を含む。ソラースリットユニット１６の板は、Ｘ線源７により発
生されたＸ線ビームが拡散ビームで試料１０を照射するよう、図の紙面に平行で
ある。検出装置９は、ソラースリットユニット用のホルダ２６、モノクロメータ
水晶用ホルダ２８、及び、検出器３０よりなる。ホルダ２８中のソラースリット
ユニットの板も図の紙面に平行である。Ｘ線源及び検出器が両方共試料の回りに
回転し得る場合、試料を回転し得るよう設ける必要はない。しかしながら、容積
の大きく重いＸ線源の場合に必要の様にＸ線源を静止状態に取り付けることは選
択的に可能である。この場合、試料ホルダ、並びに、検出器は回転し得るよう設
けられるべきである。FIG. 1 shows a system diagram of a known X-ray analyzer which is an X-ray diffractometer in this case. In this device, a goniometer 4 is provided on a frame 2. The goniometer 4 is provided with an X-ray source 7 attached to the goniometer 4 and an angle encoder for measuring the angular rotation of the detector 9 attached to the X-ray source 7. Further, the goniometer is provided with a sample holder 8 on which the sample 10 is placed. An angle encoder may be provided on the sample holder for cases where measurement of the angular rotation of the sample is important. The X-ray source 7 includes a holder 12 for an X-ray tube (not shown) fixed to the holder by a fixing ring 20. The X-ray tube includes a high voltage connector 15 for applying high voltage and filament current to the X-ray tube via a high voltage cable 18. On the same side of the X-ray tube 15, water supply and drain ducts 22 and 24 for cooling water of the X-ray tube are provided. The tube holder 12 further includes an X-ray exit window 44 and a unit 16 (solar slit unit) for collimating the X-ray beam. The plate of the solar slit unit 16 is parallel to the plane of the drawing so that the X-ray beam generated by the X-ray source 7 irradiates the sample 10 with a diffuse beam. The detection device 9 includes a holder 26 for a solar slit unit, a holder 28 for a monochromator crystal, and a detector 30. The plate of the solar slit unit in the holder 28 is also parallel to the plane of the drawing. If both the X-ray source and the detector can rotate around the sample, there is no need to provide for rotating the sample. However, it is optionally possible to mount the X-ray source stationary as required for large and heavy X-ray sources. In this case, the sample holder and the detector should be provided so as to be able to rotate.
【００１６】 図１に示すＸ線回折装置はまた種々の測定したデータを処理する処理装置を含
む。この処理装置は、記憶ユニット３６を有する中央処理ユニット３２と、種々
のデータ表示、及び、測定され計算された結果の表示用のモニタ３４を含む。ゴ
ニオメータ４上に設けられたＸ線源７、検出装置９、及び、試料ホルダ８は全て
、ゴニオメータの目盛に対して夫々の素子の角度位置を決定するユニット（図示
せず）を設けられている。この角度位置を表わす信号は、接続リード線３８−１
，３８−２、及び、３８−３を介して中央処理ユニット３２に送られる。The X-ray diffractometer shown in FIG. 1 also includes a processor for processing various measured data. The processing device includes a central processing unit 32 having a storage unit 36, and a monitor 34 for displaying various data and displaying measured and calculated results. The X-ray source 7, the detection device 9, and the sample holder 8 provided on the goniometer 4 are all provided with a unit (not shown) for determining the angular position of each element with respect to the scale of the goniometer. . The signal representing this angular position is supplied to the connection lead 38-1.
, 38-2, and 38-3 to the central processing unit 32.
【００１７】 図１は、いわゆるブラッグ−ブレンタノ（Bragg−Brentano）配置を示し、こ
こでは、単一点から出射したＸ線は、試料の表面が原点及び焦点を通る円に対す
る正接である場合、試料１０による反射の後、一点で合焦する。試料１０は、Ｘ
線源７から出るＸ線により照射される。更には図示しないが、Ｘ線管の一部分を
なすアノード４０をこのＸ線源中に模式的に示す。アノード４０において、Ｘ線
はこのアノードを高エネルギー電子にさらすことにより従来の方法で発生される
。その結果、Ｘ線窓４４から出射するＸ線４２はアノードで発生される。図１に
示す配置における原点は、単一の点から形成されず、図の紙面に垂直なアノード
上のラインフォーカス４１で形成される。この焦点は、検出器３０の入口領域に
試料を置くビーム４５の結合点４３により形成される。結果的に、この配置は、
この図の紙面上にのみ合焦効果を有する。FIG. 1 shows a so-called Bragg-Brentano arrangement, in which the X-rays emitted from a single point are sample 10 when the surface of the sample is tangent to a circle passing through the origin and the focal point. Focuses at one point after reflection by. Sample 10 is X
Irradiation is performed by X-rays emitted from the radiation source 7. Further, although not shown, an anode 40 forming a part of the X-ray tube is schematically shown in the X-ray source. At the anode 40, x-rays are generated in a conventional manner by exposing the anode to high energy electrons. As a result, the X-rays 42 emitted from the X-ray window 44 are generated at the anode. The origin in the arrangement shown in FIG. 1 is not formed from a single point, but is formed by a line focus 41 on the anode perpendicular to the plane of the drawing. This focal point is formed by the coupling point 43 of the beam 45 which places the sample in the entrance area of the detector 30. As a result, this arrangement
It has a focusing effect only on the paper of FIG.
【００１８】 既に説明したように、幾つかの尺度は適用法に応じて０．０３°乃至０．０７
°よりも小さい発散を要する。この小さい発散は、ソラースリットユニット１６
の後に置かれ得る、例えば、４０・ｍの幅を有する小さいギャップ（図示せず）
を用いてＸ線の大部分を遮断することで図１の配置において実現できる。Ｘ線管
によって発生された放射線強度のかなりの部分は失われる。この欠点は、Ｘ線ミ
ラーとモノクロメータの組み合わせ、又は、Ｘ線ミラーのみを使用することで回
避され得る。つまり、上記４０・ｍのギャップ、及び、図１の検出装置９のホル
ダ２８の中に存在するモノクロメータ水晶は、本発明によると省略されてもよく
、Ｘ線に影響を与える幾つかの放射線チャンネルを含む影響装置によって置換さ
れてもよい。As already mentioned, some measures are between 0.03 ° and 0.07 ° depending on the application.
Requires divergence less than °. This small divergence is caused by the solar slit unit 16
A small gap with a width of, for example, 40 m (not shown)
1 can be realized in the arrangement of FIG. 1 by blocking most of the X-rays. A significant portion of the radiation intensity generated by the X-ray tube is lost. This disadvantage can be avoided by using a combination of an X-ray mirror and a monochromator, or using only an X-ray mirror. That is, the above-described 40-m gap and the monochromator quartz present in the holder 28 of the detection device 9 of FIG. 1 may be omitted according to the invention and some radiation affecting the X-rays. It may be replaced by an influence device comprising a channel.
【００１９】 図２は、夫々Ｘ線源７と検出器９との間のビーム路の中に配置され得る影響装
置の一部を形成するＸ線ミラー４６及び単色化素子４８の寸法及び相対的な位置
を示す。Ｘ線は、アノード４０上のラインフォーカス４１から出射し、このライ
ンフォーカス４１はＸ線ミラー４６の（部分的に想像上の）放物面５０の焦線に
ついて延在する。図３ａ及び図３ｂを参照してより詳細に説明するようにミラー
４６の幅（即ち、図２における高さ）は、ラインフォーカス４１の長さよりも実
質的に長い。ラインフォーカス４１から出射される光線は、参照番号４２によっ
て示される。ラインフォーカス４１が面５０の焦線の中に配置されるため、Ｘ線
ミラー４６によって反射された後、このビームはビーム５２に変換され、ライン
フォーカス４１に対して垂直な面においてこのビームの光線は互いに略平行であ
る。反射されたビーム５２の（小さい）発散は、ミラー４６から見られるように
焦線４１の幅によって決定される。Ｘ線ミラー４６を離れた後、Ｘ線ビーム５２
は単色化素子４８に当たり、この図において、この単色化素子は一組のＸ線反射
水晶面５４及び５６を含む既知の二水晶モノクロメータによって形成される。一
組の面５４及び５６は、ゲルマニウム単水晶から切り取られたＵ型部分によって
既知の方法で形成される。反射は、Ｕ型部分のアーム部分の内側から行なわれる
。実際には発散しない（例えば、０．０２５°の発散を有し）入射するＸ線ビー
ム５２は、単色化され、２水晶面によって反射されることで更に（例えば、０．
００６°の発散を有して）パターン化されるため、影響装置を離れるＸ線ビーム
６２はパターン化された上に単色化される。FIG. 2 shows the dimensions and relative dimensions of the X-ray mirror 46 and the monochromator 48, respectively forming part of an influence device which can be arranged in the beam path between the X-ray source 7 and the detector 9. Position. X-rays exit from a line focus 41 on the anode 40, which extends about a focal line on a (partially imaginary) paraboloid 50 of the X-ray mirror 46. The width of the mirror 46 (ie, the height in FIG. 2) is substantially longer than the length of the line focus 41, as described in more detail with reference to FIGS. 3a and 3b. Light rays emitted from the line focus 41 are indicated by reference numeral 42. Because the line focus 41 is located in the focal line of the surface 50, after being reflected by the X-ray mirror 46, this beam is converted into a beam 52, and the beam of this beam is perpendicular to the line focus 41 Are substantially parallel to each other. The (small) divergence of the reflected beam 52 is determined by the width of the focal line 41 as seen from the mirror 46. After leaving the X-ray mirror 46, the X-ray beam 52
Corresponds to a monochromator 48, in which the monochromator is formed by a known two-quartz monochromator that includes a set of X-ray reflective quartz surfaces 54 and 56. The set of faces 54 and 56 are formed in a known manner by U-shaped sections cut from germanium single crystal. The reflection occurs from the inside of the arm portion of the U-shaped portion. An incident X-ray beam 52 that does not actually diverge (e.g., has a divergence of 0.025 [deg.]) Is monochromated and further reflected (e.g., 0.2 mm) by two quartz surfaces.
Because it is patterned (with a divergence of 006 °), the x-ray beam 62 leaving the influence device is patterned and monochromated.
【００２０】 図３ａ及び図３ｂは、平行化されたＸ線、又は、平行化され単色化されたＸ線
がどのようにして本発明による影響装置から任意に得られ得るかを示す図である
。これらの図は、使用された２つのＸ線光学素子の相対的な位置を示す。3a and 3b show how collimated X-rays or collimated X-rays can be arbitrarily obtained from the influence device according to the invention. . These figures show the relative positions of the two X-ray optics used.
【００２１】 図３ａの側面図において、Ｘ線ミラー４６の放物状に湾曲された面はラインフ
ォーカス４１のように図の紙面に垂直に延在する。図３ｂの平面図において、長
方形４６は、図面上、Ｘ線ミラー４６の放物状に湾曲された面の投影を構成し、
ここでは、ラインフォーカス４１は図の紙面上に置かれる。図３ｂを参照するに
、ラインフォーカス４１の長さは、Ｘ線ミラーの幅７２の約半分である。Ｘ線ミ
ラー４６の後、Ｘ線ミラー４６の一部から出射した放射線のみを受けるように適
合されたモノクロメータ４８が配置される。これは、反射面５４及び５６の寸法
を適切に選択することで実現できる。ラインフォーカス４１に関して、Ｘ線ミラ
ー４６とモノクロメータ４８の組み合わせが図３ｂに示される位置を占めるとき
、Ｘ線ミラー４６から出射した放射線５２はモノクロメータ４８を通る。上記組
み合わせは、ラインフォーカス４１の線方向に平行な方向に移動され得、組み合
わせは図３ｂにおいて破線で示されるラインフォーカスの外観４１ａに対応する
ラインフォーカスに関する位置を占める。In the side view of FIG. 3 a, the parabolically curved surface of the X-ray mirror 46 extends perpendicular to the plane of the drawing, like the line focus 41. In the plan view of FIG. 3b, a rectangle 46 constitutes, in the drawing, a projection of a parabolically curved surface of the X-ray mirror 46,
Here, the line focus 41 is placed on the paper of the drawing. Referring to FIG. 3b, the length of the line focus 41 is about half the width 72 of the X-ray mirror. After the X-ray mirror 46, a monochromator 48 adapted to receive only radiation emitted from a part of the X-ray mirror 46 is arranged. This can be achieved by appropriately selecting the dimensions of the reflecting surfaces 54 and 56. With respect to the line focus 41, when the combination of the X-ray mirror 46 and the monochromator 48 occupies the position shown in FIG. 3B, the radiation 52 emitted from the X-ray mirror 46 passes through the monochromator 48. The combination can be moved in a direction parallel to the line direction of the line focus 41, and the combination occupies a position related to the line focus corresponding to the appearance 41a of the line focus indicated by the broken line in FIG. 3b.
【００２２】 図３ａ及び図３ｂにおけるＸ線ビームは４２は、ラインフォーカス４１又は４
１ａによって出射される。このビームは、Ｘ線ミラー４６の放物面５０によって
反射され、略平行なビーム５２としてミラーを出る。ラインフォーカスの位置４
１において、ビーム５２はモノクロメータ４８を横切り、モノクロメータをビー
ム６２として出る。ラインフォーカスの位置４１ａにおいて、ビーム５２はモノ
クロメータ４８をバイパスし、ビーム６４としてＸ線ミラー４６を直接出る。そ
の結果、組み合わせ４６及び４８をラインフォーカスの線方向に平行な方向に移
動することでＸ線ミラー４６及びモノクロメータ４８を含む第１の放射線チャン
ネルと、Ｘ線ミラー４６のみを含む第２の放射線チャンネルとの間で選択するこ
とができる。The X-ray beam 42 in FIGS. 3A and 3B is a line focus 41 or 4.
1a. This beam is reflected by the paraboloid 50 of the X-ray mirror 46 and exits the mirror as a substantially parallel beam 52. Line focus position 4
At 1, beam 52 traverses monochromator 48 and exits monochromator as beam 62. At line focus position 41 a, beam 52 bypasses monochromator 48 and exits x-ray mirror 46 directly as beam 64. As a result, the first radiation channel including the X-ray mirror 46 and the monochromator 48 and the second radiation including only the X-ray mirror 46 are moved by moving the combinations 46 and 48 in a direction parallel to the line direction of the line focus. You can choose between channels.
【００２３】 図４は、本発明による影響装置の好ましい実施例におけるビーム路を示す図で
ある。この図は、第１の位置、即ち、Ｘ線ビームがＸ線ミラー４６並びにモノク
ロメータ４８を介して進む図の上部と、第２の位置、即ち、Ｘ線ビームがＸ線ミ
ラー４６のみを進む図の下部との２つの位置において影響装置を示す。影響装置
は、想像上の軸７２について１８０°の角度で回転されることによって、第１か
ら第２の位置へ、或いは、第２の位置から第１の位置へ切り替えられる。モノク
ロメータ４８は、この図では２水晶モノクロメータとして表わされ、つまり、こ
の図は２つの反射面のみを示す。本発明の本実施例において、２つの位置におけ
るラインフォーカス４１はＸ線ミラー４６から異なる角度で見られることに注意
すべきである。第２の位置７６において、アノード４０、従って、ラインフォー
カス４１は、Ｘ線ミラーから約８°の角度で見られることで、ラインフォーカス
の観察された幅によって決定されたビーム６４の発散は、比較的高い値を有し、
比較的高いＸ線強度を有してＸ線ミラーに達する。第１の位置７４において、ラ
インフォーカス４１はＸ線ミラーから小さい角度、例えば、４°の角度で見られ
、対応する位置において観察されたラインフォーカスの幅によって決定されたビ
ーム５２の発散はより低い値を有する。既に説明された通り、例えば、Ｘ線の二
重項（例えば、銅アノードのスペクトル線Ｋ・1及びＫ・２）の二つの線のうち
一つの線をビームスペクトルから除去することでもう一つの線を隔離させるため
、モノクロメータに要求される小さい発散を実現することに第１の位置が必要と
され得る。FIG. 4 shows a beam path in a preferred embodiment of the influence device according to the invention. This figure shows the first position, the top of the figure, where the X-ray beam travels through the X-ray mirror 46 and the monochromator 48, and the second position, the X-ray beam travels only through the X-ray mirror 46. The influence device is shown in two positions with the lower part of the figure. The influence device is switched from the first position to the second position or from the second position to the first position by being rotated at an angle of 180 ° about the imaginary axis 72. Monochromator 48 is represented in this figure as a two-quartz monochromator, ie, this figure shows only two reflective surfaces. It should be noted that in this embodiment of the invention, the line focus 41 at the two positions is seen at different angles from the X-ray mirror 46. At the second position 76, the anode 40, and thus the line focus 41, is viewed at an angle of about 8 ° from the X-ray mirror, so that the divergence of the beam 64, determined by the observed width of the line focus, is comparable. High value,
Reaching the X-ray mirror with relatively high X-ray intensity. At a first position 74, the line focus 41 is seen at a small angle from the X-ray mirror, for example, at an angle of 4 °, and the divergence of the beam 52 determined by the width of the line focus observed at the corresponding position is lower. Has a value. As already described, for example, doublet of X-ray (e.g., copper spectral line K · 1 and K · 2 anodes) Another by removing one line from the beam spectrum of the two lines of In order to isolate the lines, a first position may be required to achieve the required small divergence of the monochromator.
【００２４】 図５は、Ｘ線源と検出器との間のビーム路に素子を配置するために本発明によ
る配置手段を具備する影響装置の筐体の実施例を示す図である。この図は、本発
明による影響装置の筐体６６を示し、この筐体６６には、その中に収容された影
響装置に影響を与えられるべきＸ線ビームが夫々第１の放射線チャンネル及び第
２の放射線チャンネルを通るよう入口スリット６５及び６７が設けられる。影響
装置の第１の放射線チャンネルは、Ｘ線ミラー４６及び単色化素子４８を含み、
第２の放射線チャンネルはＸ線ミラー４６のみを含む。シャッタ装置７５（図示
せず）を用いて、第１の放射線チャンネルは閉じられ、第２の放射線チャンネル
は開けられることができ、又、その逆も可能である。FIG. 5 shows an embodiment of the housing of the influence device comprising an arrangement according to the invention for arranging elements in the beam path between the X-ray source and the detector. This figure shows a housing 66 of an influence device according to the invention, in which an X-ray beam to be influenced by an influence device housed therein is provided with a first radiation channel and a second radiation channel, respectively. Entrance slits 65 and 67 are provided to pass through the radiation channels. The first radiation channel of the influence device includes an X-ray mirror 46 and a monochromator 48,
The second radiation channel includes only the X-ray mirror 46. Using a shutter device 75 (not shown), the first radiation channel can be closed, the second radiation channel can be opened, and vice versa.
【００２５】 筐体６６には、Ｘ線源７と検出器３０との間のビーム路の中に筐体を所望の通
り配置する配置手段が設けられる。この図に示される筐体６６上に設けられた配
置手段の一部は、筐体６６の両側に位置する２つのＴ字型の突起物６８ａ及び６
８ｂとして形成され、夫々の突起物は、Ｘ線分析装置のフレーム２の中に設けら
れた対応するＵ字型の溝７０に嵌められる。片側に突起物６８ａ及び６８ｂを設
け、もう一方の側に溝７０を設けることで、協動する配置手段のシステムを構成
する。筐体６６は、突起物６８ｂが溝７０に嵌まる第１の位置に配置されてもよ
く、又、突起物６８ａが溝７０に嵌まる第２の位置に配置されてもよい。両方の
突起物６８ａ及び６８ｂには夫々ボア７１ａ及び７１ｂが設けられ、溝７０の長
手方向に筐体を正確に配置するために、動作中、これらのボアの位置は溝７０の
壁の中のボア７３と合致するよう形成されてもよい。Ｘ線ミラー４６及びモノク
ロメータ４８が筐体の中に適切に配置されるとき、図４に示す第１の位置７４か
ら第２の位置７６への切り替え、或いは、第２の位置７６から第１の位置７４へ
の切り替えは筐体を逆さにすることで実現される。The housing 66 is provided with arranging means for arranging the housing in a beam path between the X-ray source 7 and the detector 30 as desired. A part of the arranging means provided on the housing 66 shown in this figure includes two T-shaped projections 68a and 68 located on both sides of the housing 66.
8b, each projection is fitted in a corresponding U-shaped groove 70 provided in the frame 2 of the X-ray analyzer. Protrusions 68a and 68b are provided on one side and grooves 70 are provided on the other side to form a system of cooperating placement means. The housing 66 may be arranged at a first position where the protrusion 68b fits into the groove 70, or may be arranged at a second position where the protrusion 68a fits into the groove 70. Both projections 68a and 68b are provided with bores 71a and 71b, respectively, so that during operation, the positions of these bores in the wall of the groove 70 are in order to accurately position the housing in the longitudinal direction of the groove 70. It may be formed to match the bore 73. When the X-ray mirror 46 and the monochromator 48 are properly arranged in the housing, switching from the first position 74 to the second position 76 shown in FIG. The switching to the position 74 is realized by inverting the housing.
【００２６】 明らかに、２つ以上の位置が可能となるように協動する配置手段を包含するこ
とが可能である。最後に、影響装置がＸ線源と検査されるべき試料との間のビー
ム路においてのみでなく、試料と検出器との間に配置されてもよいことに注意す
べきである。Obviously, it is possible to include arrangement means which cooperate so that more than one position is possible. Finally, it should be noted that the influence device may be arranged between the sample and the detector as well as in the beam path between the X-ray source and the sample to be examined.
【図１】 本発明が使用され得るＸ線分析装置を示す図である。FIG. 1 shows an X-ray analyzer in which the present invention can be used.
【図２】 Ｘ線ミラーと単色化素子とを含む組立体におけるビーム路を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a beam path in an assembly including an X-ray mirror and a monochromator.
【図３】 本発明による影響装置の一部を形成するＸ線ミラー及び単色化素子の寸法及び
相対的な位置の側面図及び平面図である。FIG. 3 is a side view and a plan view of dimensions and relative positions of an X-ray mirror and a monochromator forming a part of the influence device according to the present invention.
【図４】 本発明による影響装置の好ましい実施例におけるビーム路を示す図である。FIG. 4 shows the beam path in a preferred embodiment of the influence device according to the invention.
【図５】 Ｘ線源と検出器との間のビーム路の中に素子を配置する本発明による配置手段
を具備した影響装置の筐体の実施例を示す図である。FIG. 5 shows an embodiment of the housing of the influence device with an arrangement according to the invention for arranging elements in the beam path between the X-ray source and the detector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA18 CA01 EA02 EA09 EA20 KA08 SA01 SA02 2H087 KA12 LA25 NA05 RA04 RA13 TA04 TA06 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (71) Applicant Groenewoodseweg 1, 5621 BA Eindhoven, The Netherlands F term (reference) 2G001 AA01 BA18 CA01 EA02 EA09 EA20 KA08 SA01 SA02 2H087 KA12 LA25 TA04 RA04
Claims (7)
与え、単一の機械的ユニットとして構成される影響装置と、 上記Ｘ線源と上記検出器との間の上記ビーム路の中に少なくとも上記影響装置
を配置するフレームとを有し、 上記影響装置は単色化素子と二次反射面を具備するＸ線ミラーとを含み、上記
２つのＸ線光学素子のうち少なくとも一つは上記ビーム路の中に置かれるＸ線分
析装置であって、 上記影響装置は、上記Ｘ線ミラー及び上記単色化素子を含む第１の放射線チャ
ンネルと、上記Ｘ線ミラーのみを含む第２の放射線チャンネルとを含むよう構成
され、 単一の機械的ユニットとして構成される上記影響装置と、上記分析装置のフレ
ームとには夫々協動する配置手段が設けられ、上記協動する配置手段は、任意に
、上記第１の放射線チャンネルが上記ビーム路の中に配置される第１の位置、又
は、上記第２の放射線チャンネルが上記ビーム路の中に配置される第２の位置を
占め得るよう構成されることを特徴とするＸ線分析装置。An X-ray source for irradiating the sample with X-rays; a detector for detecting X-rays emitted from the sample; An influence device disposed in the beam path between the source and the detector for influencing the X-ray and configured as a single mechanical unit; A frame for locating at least the influence device in the beam path therebetween, the influence device including a monochromating element and an X-ray mirror having a secondary reflecting surface, wherein the two X-ray optical elements At least one of which is an X-ray analyzer placed in the beam path, the influencing device comprising: a first radiation channel including the X-ray mirror and the monochromator; and only the X-ray mirror. And a second radiation channel comprising The influence device, which is formed as a single mechanical unit, and the frame of the analyzer are each provided with co-locating means, and the co-operating means may optionally include the first Is configured to occupy a first position where the second radiation channel is located in the beam path, or a second position where the second radiation channel is located in the beam path. X-ray analyzer.
載のＸ線分析装置。2. The X-ray analyzer according to claim 1, wherein the secondary reflection surface of the X-ray mirror is a paraboloid.
Ｘ線分析装置。3. The X-ray analyzer according to claim 2, wherein the parabolic X-ray mirror is a multilayer mirror.
ーとして構成される請求項３記載のＸ線分析装置。4. The X-ray analyzer according to claim 3, wherein the multilayer mirror is configured as a multilayer mirror having a gradually changing layer interval.
項１乃至４のうちいずれか一項記載のＸ線分析装置。5. The X-ray analyzer according to claim 1, wherein the monochromator is configured as a crystal monochromator.
設けられる請求項５記載のＸ線分析装置。6. The X-ray analyzer according to claim 5, wherein said crystal monochromator has at least two reflection crystal surfaces.
る影響装置。7. The influence device for affecting X-rays according to claim 1. Description:
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| EP98203982 | 1998-11-25 | ||
| EP98203982.8 | 1998-11-25 | ||
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| JP2000584287A Withdrawn JP2002530671A (en) | 1998-11-25 | 1999-11-15 | X-ray analyzer including parabolic X-ray mirror and quartz monochromator |
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